Verfahren zur Verschleißüberwachung von Pumpen und Pumpe zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleißüberwachung von Pumpen und eine Pumpe zur Durchführung des Verfahrens.

In der Industrie wird für die Lackiererei häufig die Pumpe als Mengendosierungssystem verwendet. Die Genauigkeit der Dosierpumpen hat einen sehr großen Einfluss auf die Lackierqualität, da mit dem Lackaustrag die aufgebrachte Schichtdicke direkt beein- flusst wird. Bisher wird bei den Anwendern der Pumpenverschleiß vorzugsweise über die Betriebsstunden der Pumpe nach Herstellerangaben, durch den Einsatz zusätzlicher Messeinrichtungen wie z.B. einer Durchflussmesszelle oder beim Auftreten von Unge- nauigkeiten im Zuge des Ausliterns ermittelt.

Diese überwachungsmethoden sind zeit- und kostenintensiv. Darüber hinaus ermöglichen diese überwachungsmethoden keine Onlineüberwachung und haben zum Teil den Nachteil, dass keine Warnung vor der Lackierapplikation kommt.

Bei der Vorgabe der Pumpenbetriebsstunden wird die Auswirkung von bestimmten Lacktypen aufgrund der Zusammensetzung von Lackpigmenten auf den Pumpenverschleiß nicht berücksichtigt. Es hat sich z.B. herausgestellt, dass die Verarbeitung von Hydrolacken den Pumpenverschleiß erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verschleißüberwachung von Pumpen anzugeben, bei dem die Auswirkung von verschiedenen Lacktypen auf den Pumpenverschleiß berücksichtigt wird. Weiterhin soll das Verfahren gegenüber bisherigen Verfahren weniger Zeit beanspruchen und kostengünstiger sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verschleißüberwachung von Pumpen, bei dem bei ruhender Pumpe ein definierter Pumpeneingangsdruck vorgegeben, mittels wenigstens einem Drucksensor, der in Förderrichtung vor und/oder hinter der Pumpe angeordnet ist, der Pumpeneingangsdruck und/oder der Pumpenausgangsdruck gemessen und zeitabhängig ein Druckverlauf vor und/oder nach der Pumpe ermittelt wird, über den auf den Pumpenverschleiß rückgeschlossen wird.

Mit dem vorgestellten Verfahren ist es z.B. möglich, durch Vergleich einer gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit des Druckes am Pumpenausgang mit einer Soll-Anstiegsgeschwindigkeit den tatsächlichen Pumpenverschleiß zu ermitteln.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass bei der Verschleißüberwachung der Einfluss von verschiedenen Lacktypen auf den Pumpenverschleiß berücksichtigt wird. Auf diese Weise werden Kosten gesenkt. Da der tatsächliche Verschleiß der Pumpe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt werden kann, muss jetzt nicht mehr eine Pumpe, die noch einsatzfähig wäre, gewartet oder sogar erneuert werden. Da bei der Verschleißüberwachung über die Anzahl der Betriebsstunden gemäß Herstellerangaben der tatsächliche Verschleiß nicht berücksichtigt wird, kann es dabei vorkommen, dass eine Pumpe, die noch einsatzfähig wäre, gewartet oder erneuert wird. Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits vor der Lackierapplikation festgestellt, ob die Pumpe aufgrund ihres Verschleißes noch für die Lackierapplikation geeignet ist. Auf diese Weise werden fehlerhafte Lackierungen, die nachgebessert oder sogar wiederholt werden müssen, vermieden. Auch kann die Pumpe durch die Bestimmung des tatsächlichen Pumpenverschleißes eventuell länger genutzt werden. Diese Faktoren wirken sich kostensenkend aus. Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren noch eine zeitsparende Verschleißüberwachung. Es entfällt z.B. das Auslitern oder der zusätzliche Einbau von Messeinrichtungen wie z.B. einer Durchflussmesszelle. Da die Durchflussmesszelle bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht benötigt wird, ist eine weitere Kostensenkung möglich.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein Fluid für die Druckerzeugung verwendet werden. Bei dem Fluid kann es sich z.B. um den während der Lackierung eingesetzten Lack oder um ein Lösungsmittel, das bei Farbwechselvorgängen verwendet wird, handeln. Auf diese Weise kann der Pumpenverschleiß, ggf. ohne weitere Unterbrechung der Produktion, noch besser ermittelt werden.

Wenn das Fluid ein Lack ist, ist eine noch detailliertere Verschleißbestimmung möglich.

Wenn das Fluid ein Hydrolack ist, können die Kosten noch weiter gesenkt werden. Bei der Verarbeitung von Hydrolacken wird der Pumpenverschleiß erhöht. Durch die Verwendung von Hydrolacken bei der Verschleißüberwachung kann ein vorzeitiger Verschleiß der Pumpe festgestellt werden. Dies wird bei der Vorgabe der Pumpenbetriebsstunden nicht berücksichtigt, wodurch fehlerhafte Lackierungen auftreten können. Somit werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Nachbesserungen vermieden, die auf den Pumpenverschleiß zurückzuführen sind. Dies wirkt sich günstig auf die Kosten aus.

Durch Bestimmung des Druckverlaufs über den gemessenen Pumpenausgangsdruck kann der zeitabhängige Druckverlauf noch leichter ermittelt werden.

Weiterhin kann es sich als günstig erweisen, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks ein Maß für die Leckageströme in der Pumpe und den Verschleiß der Pumpe ist. Somit kann der Pumpenverschleiß noch genauer bestimmt werden.

Es kann sich auch als günstig erweisen, wenn der Wirkungsgrad der Pumpe über die Kennzahl und/oder die Kennlinie ermittelt wird. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung des Verfahrens und somit zu einer Kostensenkung.

Vorteilhafterweise wird die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks mit einer Soll-Anstiegsgeschwindigkeit verglichen. Dies hat eine weitere Vereinfachung des Verfahrens zur Folge.

Günstig kann es zudem sein, wenn die Soll-Anstiegsgeschwindigkeit in Form einer Kennlinie vorliegt, da dadurch das Verfahren noch weiter vereinfacht wird.

Es kann auch günstig sein, wenn beim Abweichen der gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit von der Soll-Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks über einen vorgegebenen Toleranzwert der maximal zulässige Verschleiß der Pumpe überschritten ist. Somit ist es noch leichter zu erkennen, ob die Pumpe gewartet oder eventuell ausgetauscht werden muss.

Wenn die überwachungsergebnisse auf einem Bildschirm angezeigt werden, wird die Entscheidung, die Pumpe zu warten oder auszutauschen noch weiter erleichtert.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung können die überwachungsergebnisse mit Hilfe eines Rechners und eines Programms erfasst, gespeichert, visualisiert, ausgewertet und/oder überwacht werden, wodurch die überwachung des Pumpenverschleißes noch weiter vereinfacht wird.

Wenn die Verschleißüberwachung auch während des Betriebs der Pumpe durchgeführt wird, ist eine weitere Zeitersparnis möglich.

Vorteilhafterweise wird das Vorliegen einer größeren gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks als der Soll-Anstiegsgeschwindigkeit visuell und/oder akustisch angezeigt. Dadurch kann ein kritischer Pumpenverschleiß noch leichter erkannt werden.

Günstig kann es zudem sein, wenn das Abweichen des Druckverlaufs von einer vorgegebenen Kennlinie visuell und/oder akustisch angezeigt wird. Dies führt zu einem noch leichteren Erkennen eines kritischen Pumpenverschleißes.

Zudem kann es sich als günstig erweisen, wenn das Verfahren in Lackierpausen angewendet wird, da dies eine weitere Zeitersparnis zur Folge hat.

Wenn das Verfahren beim Farbwechsel und/oder während der Spülprozesse durchgeführt wird, ist eine noch größere Zeitersparnis möglich.

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Zudem kann es sich als günstig erweisen, wenn der definierte Pumpeneingangsdruck mit Hilfe eines in Förderrichtung vor der Pumpe eingebauten Druckreglers vorgegeben wird. Dies führt zu einer noch genaueren Bestimmung des Druckverlaufs.

Wenn der Druckregler über ein Servoventil angesteuert wird, ist eine noch genauere Vorgabe des Pumpeneingangsdrucks möglich.

Von Vorteil kann es zudem sein, wenn der Pumpeneingangsdruck wenigstens 3 bar, vorzugsweise 6 bar beträgt. Somit ist eine noch genauere Bestimmung des Druckverlaufs möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der zeitabhängige Druckverlauf mehrfach mit verschiedenen Pumpeneingangsdrücken gemessen werden. Dies wirkt sich positiv auf die Bestimmung des Pumpenverschleißes aus.

Weiterhin kann es sich als günstig erweisen, wenn die Verschleißüberwachung parallel zur laufenden Produktion bei parallelen Aufbau von mehreren Pumpen durchgeführt wird, da dadurch eine weitere Zeiteinsparung möglich ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Pumpe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Ventil und wenigstens einem in Förderrichtung vor und/oder nach der Pumpe angeordneten Drucksensor und einer dazugehörigen Messeinrichtung zum Messen des Pumpeneingangsdrucks und/oder des Pumpenausgangsdrucks.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass der tatsächliche Verschleiß der Pumpe auch bei Verwendung von verschiedenen Lacktypen festgestellt werden kann. Außerdem ist die Verschleißüberwachung bei der erfindungsgemäßen Pumpe gegenüber den bisherigen Pumpen schneller und kostengünstiger möglich.

Wenn der Pumpenausgangsdruck über den in Förderrichtung hinter der Pumpe angeordneten Drucksensor messbar ist, ist die Pumpe noch besser zur Durchführung des Verfahrens geeignet.

Es kann sich zudem als günstig erweisen, wenn die Pumpe eine Dosierpumpe ist, da dadurch das Aufbringen von z.B. Lack auf ein Werkstück noch genauer erfolgen kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Pumpeneingangsdruck mit Hilfe eines in Förderrichtung vor der Pumpe eingebauten Druckreglers vorgebbar sein, wodurch eine noch genauere Vorgabe des Pumpeneingangsdrucks möglich ist.

Weiterhin kann es sich als günstig erweisen, wenn der Pumpeneingangsdruck und/oder der Pumpenausgangsdruck mit einer rechnergestützten Auswerteeinrichtung auswertbar sind. Somit kann die Bestimmung des Pumpenverschleißes noch weiter vereinfacht werden.

Vorteilhafterweise ist ein Bildschirm vorgesehen, auf dem das Auswerteergebnis darstellbar ist, wodurch die Verschleißüberwachung noch weiter vereinfacht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 eine Pumpe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 2 eine Grafik, in der der Druck p in Abhängigkeit von der Zeit t für verschiedene Verschleißzustände einer Pumpe, eine Kennlinie und ein Pumpeneingangsdruck in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt sind.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Pumpe 1 mit einem Drucksensor 2, der in Förderrichtung F vor der Pumpe 1 angeordnet ist, einem Drucksensor 3, der in Förderrichtung F nach der Pumpe 1 angeordnet ist, einem Druckregler 4, einem Lackapplikationsgerät 5, einer Hauptnadel 5A, einem Rechner 6 und einem Bildschirm 7 dargestellt. Bei dem Lackapplikationsgerät 5 kann es sich z.B. um eine Spritzdüse, einen Airzerstäuber, einen Hochrotationszerstäuber, eine Glocke oder einen Teller einer elektrostatischen Lackauftragsvorrichtung handeln.

Bei der Pumpe 1 handelt es sich um eine Dosierpumpe bzw. eine Standard-Dosierpumpe. Das Verfahren eignet sich jedoch auch für andere Pumpenarten. Der Pumpeneingangsdruck 8 wird mit Hilfe des in Förderrichtung F vor der Pumpe 1 eingebauten Druckreglers 4 vorgegeben. Der Pumpeneingangsdruck 8 beträgt wenigstens 3 bar, vorzugsweise 6 bar. Ein derartiger Druck hat sich als besonders günstig für die Verschleißüberwachung erwiesen. Der Druckregler 4 wird über ein nicht dargestelltes Ser- voventil angesteuert. Der Auftrag des Lackes auf ein nicht dargestelltes Werkstück erfolgt über das Lackapplikationsgerät 5.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verschleißüberwachung von Pumpen wird bei ruhender Pumpe 1 ein definierter Pumpeneingangsdruck 8 vorgegeben. Dabei ist die Hauptnadel 5A zu. Somit kann dann in Richtung auf das Lackapplikationsgerät 5, d.h. in Förderrichtung F, kein Lackmaterial mehr fließen. Mittels wenigstens einem Drucksensor 2, 3, der in Förderrichtung F vor und/oder hinter der Pumpe 1 angeordnet ist, wird der Pumpeneingangsdruck 8 und/oder der Pumpenausgangsdruck 9, 10 gemessen und zeitabhängig ein Druckverlauf 9, 10 vor und/oder nach der Pumpe ermittelt. über diesen Druckverlauf 9, 10 wird dann auf den Pumpenverschleiß rückgeschlossen. Mit dem vorgestellten Verfahren kann also der Pumpenverschleiß sowohl durch Ermittlung eines zeitabhängigen Druckverlaufs vor und/oder nach der Pumpe 1 ermittelt werden.

Es hat sich jedoch als besonders günstig erwiesen, den Pumpeneingangsdruck 8 und den Pumpenausgangsdruck 9, 10 zu messen und über den Pumpenausgangsdruck den Druckverlauf nach der Pumpe 1 zu ermitteln, über den dann auf den Pumpenverschleiß rückgeschlossen wird. Im Folgenden wird deshalb nur noch auf diese Variante näher eingegangen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sollen mit der Pumpe 1 Hydrolacke verarbeitet werden. Hydrolacke haben die Eigenschaft, dass sie den Pumpenverschleiß erhöhen. Deshalb ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn für die Druckerzeugung ein Hydro- lack verwendet wird.

Falls die Pumpe für die Verarbeitung von anderen Lackarten verwendet wird, ist es günstig, wenn dann ein solcher Lack für die Druckerzeugung verwendet wird. Auf diese Weise kann dann der Pumpenverschleiß speziell für diese Lackart bestimmt werden.

Es ist auch möglich, andere Fluide wie z.B. Lösungsmittel, die bei Farbwechselvorgängen verwendet werden, für die Druckerzeugung zu verwenden.

Die Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks 9, 10 ist bei dem vorgestellten Verfahren ein Maß für Leckageströme in der Pumpe 1 und den Verschleiß der Pumpe 1. In Figur 2 ist der Druck p in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Eine Kennlinie 11 zeigt einen Druckverlauf bzw. eine Soll-Anstiegs-Geschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks, bei dem bzw. der der Pumpenverschleiß noch in Ordnung ist. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks 9 liegt unterhalb der Kennlinie 10. Somit ist der Pumpenverschleiß noch in Ordnung, d.h. die Pumpe kann noch weiterverwendet werden. Dagegen liegt bei der Linie 10 die Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks über der Kennlinie 11 , so dass durch den hohen Pumpenverschleiß eine zufrieden stellende Lackierung nicht mehr gewährleistet werden kann. Wie aus der Figur 2 ersichtlich, nähert sich der mit der Linie 10 dargestellte Pumpenausgangsdruck sehr schnell dem Pumpeneingangsdruck 8 an. Dagegen ist im gleichen Zeitintervall der Pumpenausgangsdruck, der mit der Linie 9 dargestellt ist, deutlich geringer, als der Pumpeneingangsdruck 8.

Aus der Kennzahl und/oder der Kennlinie des Pumpenausgangsdrucks 9, 10, die der Ansstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks entspricht, kann auch der Wirkungsgrad der Pumpe 1 ermittelt werden.

Durch Vergleich des Druckverlaufs 9, 10 mit vordefinierten Kennlinien 11 bzw. Kennfeld wird der maximal zulässige Verschleiß überwacht, d.h. die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks 9, 10 wird mit einer Soll-Anstiegsgeschwindigkeit 11 verglichen. Die Soll-Anstiegsgeschwindigkeit liegt dabei in Form einer Kennlinie 11 vor. In Figur 2 ist nur eine Kennlinie 11 dargestellt.

Wird bei diesem Vergleich festgestellt, dass die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit 9, 10 von der Soll-Anstiegsgeschwindigkeit 11 des Pumpenausgangsdrucks über einen vorgegebenen Toleranzwert abweicht, so ist der maximal zulässige Verschleiß der Pumpe 1 überschritten und eine zufrieden stellende Lackierung kann nicht mehr gewährleistet werden. In diesem Fall muss die Pumpe überholt oder sogar ausgetauscht werden. Die überwachungsergebnisse werden mit Hilfe des Rechners 6 und eines Programms erfasst, gespeichert, visualisiert, ausgewertet und überwacht. Die überwachungsergebnisse werden auf dem Bildschirm 7 angezeigt.

Das Vorliegen einer größeren gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit des Pumpenausgangsdrucks 9, 10 als der Soll-Anstiegsgeschwindigkeit 11 bzw. das Abweichen des Druckverlaufs 9, 10 von einer vorgegebenen Kennlinie 11 wird visuell und/oder akustisch angezeigt. Dies kann z.B. durch ein Lichtsignal und/oder einen Sirenenton erfolgen. Somit kann auf einen übermäßigen Verschleiß der Pumpe, der eine Verschlechterung der Lackierqualität zur Folge hat, sofort reagiert werden und die Herstellung von nicht zufrieden stellenden Lackierarbeiten verhindert werden. Dafür eignet sich z.B. die Prozess-Daten-Erfassung (PDE).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Lackierpausen und sogar beim Farbwechsel und/oder während der Spülprozesse durchgeführt werden. Auf diese Weise wird keine zusätzliche Zeit für die Verschleißüberwachung benötigt und die Kosten können gesenkt werden.

Alternativ oder auch zusätzlich kann die Verschleißüberwachung der Pumpe 1 auch während des Betriebs der Pumpe 1 durchgeführt werden.

Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch, dass der zeitabhängige Druckverlauf 9, 10 mehrfach mit verschiedenen Pumpeneingangsdrücken 8 gemessen werden kann. Dies hat eine besonders genaue Bestimmung des Verschleißes der Pumpe 1 zur Folge.

Wenn mehrere Pumpen im Einsatz sind, kann die Verschleißüberwachung auch parallel zur laufenden Produktion bei parallelem Aufbau von mehreren Pumpen durchgeführt werden, was zu einer beträchtlichen Zeit- und Kostenersparnis führt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein Druckverlauf 9, 10 ermittelt, dessen zeitlicher Verlauf in direktem Zusammenhang zum Verschleißzustand der Pumpe 1 steht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verschleißüberwachung von Pumpen und der erfindungsgemäßen Pumpe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, gegenüber herkömmlichen überwachungsmethoden den Zeitaufwand und die Kosten zu senken. Darüber hinaus werden bei der erfindungsgemäßen Pumpe und dem erfindungsgemäßen Verfahren die Auswirkungen von bestimmten Lacktypen auf den Pumpenverschleiß berücksichtigt, was z.B. bei der Ermittlung des Pumpenverschleißes über die Anzahl der Betriebsstunden nicht der Fall ist. Auch kann durch die vorgestellte Erfindung bereits vor der Lackierung vor einer Verschlechterung der Lackierqualität gewarnt werden. Dadurch kann die Herstellung von Produkten mit schlechter Qualität verhindert werden.